本文從生物質原料成型的微觀機理著手，分析了物料的生物構造、理化性質及微觀力學特性對成型過程的影響規律，并提出了秸稈壓縮成型粘接機制。建立了環模成型區的受力模型，對工作過程中物料和環模的受力情況進行了理論分析。設計開發了一種新型秸稈環模成型機，開展了技術指標制定、主要參數優選、關鍵部件的設計和三維模型建立等工作，富通新能源專業生產環模式秸稈顆粒機、木屑顆粒機等生物質顆粒燃料成型機械設備，如下圖所示：
建立環模和環模固化成型模型，基于ANSYS軟件對環模進行結構靜力學、結構熱力學和結構動力學數值模擬，揭示了環模的應力場、應變場、溫度場以及位移分布規律，重點探討了不同長徑比和不同模孔倒角對環模應力的影響。模擬結果表明：優化環模模孔錐面的角度和弧度可以有效減少模孔的磨損速率：本文研究條件下環模的最大應力在長徑比為4.5:1時最大，5:1時最小，說明長徑比為4.5:1的環模最容易損壞，長徑比為5:1的環模磨損最小；長徑比為5.5:1時環模的溫度最高，而長徑比為5:1時的環模溫度最適合生物質燃料成型；環模模孔倒角在30°時，模孔所受應力最大，在模孔倒角為60°時，所受應力最小，物料更容易被擠壓，環模使用壽命更長。本文對環模成型機核心工作部件環模的數值模擬結果為優化環模材料選擇、保證模具強度、提高模具壽命提供了科學依據。
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